미래 컴퓨터 칩 - 실리콘 대신 검은 인(흑린)으로 반도체 제조

우리나라 연구팀이 검은 인(흑린, Black phosphorus)으로 트랜지스터를 만드는데 성공했습니다. 현재 사용되는 실리콘 칩보다 작으면서 효율적인 칩 제조가 가능할 것입니다.

성균관 대학교 연구팀은 최근 과학지 'Nature Communication'에 검은 인으로 만든 트랜지스터를 최초로 발표했습니다. 그래핀과 마찬가지로 이차원 구조의 재료입니다. 현재보다 더 작고 효율적인 부품 개발이 가능하여 전자공학 발전에 도움이 될 것으로 기대됩니다.

실리콘 대신 검은 인으로 반도체 제조

흑린 특성의 비밀은 이차원 구조에 있습니다. 기존의 실리콘은 전자기기 트랜지스터 제조에 사용되고 있습니다. 재료가 절연체와 반도체 중간의 특별한 성질을 가지기에 반도체에 사용될 수 있습니다. 반도체는 두 가지 유형이 존재합니다. n형과 p형으로 정의되며 다른 전기적 성질을 가집니다. 실리콘 재료는 n 혹은 p형의 성질을 갖기위해 도핑되어야 합니다. 결정구조 안에 물리적 성질을 변화시키는 불순물을 넣을 필요가 있습니다.

검은 인 칩은 n형이나 p형의 성질, 혹은 양쪽 성질을 모두 가질 수 있습니다. 흑린 층의 두께와 칩을 회로에 접촉시키기 위해서 사용되는 금속을 변화시키면 이러한 특성 조절이 가능하게 됩니다.

흑린을 반도체 재료로 미래 컴퓨터 칩 개발

다시 말해서 실리콘과 달리 흑린은 본질적으로 불순물 없이 특성 조절을 할 수 있기에 높은 성능을 가지는 전자 칩을 만드는 것이 가능합니다. 실리콘 칩과 비교하면 매우 작은 사이즈로 높은 효율성을 얻을 수 있습니다. 따라서 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.

스마트폰 성능은 계속 향상되고 있기에 더 높은 집적도의 반도체를 요구하고 있습니다. 실리콘 칩을 더 개선하기 위해 수많은 노력을 하고 있는데, 새로운 재료를 사용할 수 있다면 이러한 한계를 극복하는데 도움이 될 것입니다. 검은 인은 그러한 미래 컴퓨터 칩을 만드는데 필요한 유력한 재료 후보의 하나입니다.